计算机网络回顾--概论（无多层结构）

计算机网络回顾

网络概述

网络的概念：网络是由若干个结点（node）和若干的链路（link）组成的。
结点：结点可以是个人PC，集线器，路由器，交换机等等设备
链路：即节点间的通路。

我们常常使用一朵云☁️来代表一个网络。这可以让我们减少一些细节上面关注的东西，这就不用赘述了，但是有时候为了表述清楚网络之间的关系，我们需要将网络中的一些结点取出来，同时，与网络相连的计算机我们称为主机（host）。

因此有一个比较重要的概念：网络把许多计算机连接在一起，互连网把许多网络通过交换机连接在一起。和网络连在一起的计算机我们则称他为主机
互连网基础结构发展的三个阶段。

要和传统的事务发展阶段不同，互连网基础结构的发展并不是随着时间紧密区分的，各个阶段之间互有重叠。

我们要明确互连网不叫互联网，前者远比后者概念层面小的多。
- 第一个阶段，从单个网络向互联网发展的过程，TCP/IP协议便是这时候的产物。
- 第二个阶段，建成了三级结构的互联网-----主干网，地区网，校园网/企业网。
- 第三个阶段，逐渐形成了以多层次ISP结构的互联网。ISP-互联网服务提供者（Internet Service Provider），比如我们的电信联通
  ISP可以从互联网管理机构申请到IP地址，同时拥有通信线路。因此个人或者机构就可以通过向ISP付费来获取相应IP地址的使用权，并且通过这个或者这些IP地址接入互联网中。
  因此我们可以根据服务提供的大小以及IP地址数量的多少来区分ISP--主干、地区、本地。你可以理解为，国家机构，三大运营商，省级三大运营商子公司。

有一种东西叫IPX（Internet eXchange Point）互连网交换点，它允许两个网络直接进行通信。

为什么我们会使用IPX呢？为了省钱。传统的数据交换时，必须要经过最上层的ISP，这会损失时间还损失金钱。能直接相连不是更美滋滋😍

互联网的组成。
我们知道，网络是由一个个的node以及link组成的，而互联网可以通俗的理解为两个部分组成的：

边缘部分：
边缘部分字面意思就是处在互连网边缘的部分，即连接在互连网上的所有主机，他们可以被叫做端系统。端系统可以是PC，可以是智能手机，可以是摄像头，可以是超级计算机，可以是很多东西。
边缘部分是用户直接使用的
核心部分：
核心部分是由大量网络和连接这些网络的路由器组成的，他们的功能是为边缘部分提供服务（连通和交换），我们可以通俗的理解为，基建

计算机之间的通信
- C/S （client/servivce）客户端到服务器端，最简单通俗的理解就是网络游戏。客户端有大量的程序代码，这种方式很臃肿但是呈现效果很好
- B/S （browser/Service）浏览器到服务器，像各种网站，淘宝京东这种。主要的运算，程序代码都在服务器端进行。用户浏览器上面仅仅会有一小部分的html，css，js部分的代码---且他们主要就是为了接收服务器传来的消息并将其显示出来。
- P2P （peer to peer）对等连接：两台主机在通信时并不区分哪个是服务请求方，哪个是服务提供方--前提是他们都运行了P2P软件
互连网的核心部分-交换
- 路由器（router）
  - 路由器的功能---转发收到的分组。路由器是实现分组交换的关键构件。（packet switching）
- 交换：交换是一个历史相对悠久的行为，他也是有着三个大阶段的发展的。
  - 电路交换，很容易就可以从名字上理解，这就是接线员。两台端设备需要进行连通，需要先拨号到转接台，转接台询问打给谁，然后转接台物理上把这根电路插到目标端设备的电路接口上。通俗易懂。电路交换有这么3个阶段---建立连接--通话--释放连接。这三阶段的特征也成为了判断是不是电路交换的一个点。
    电路交换还有一个很重要的特点，在通话的全部时间里，通话的两个用户占用端到端的通信资源。这个无疑是一种极大的浪费，后面的改进也是解决了这个缺陷
  - 分组交换--分组交换是基于存储转发的技术，在这里我们要先明确一些定义。
    报文--发送的整块数据。将完整的报文拆分成多个等长数据段，这几个数据段前面要加上一些必要的控制信息，如目标地址和原地址，这部分信息被称为首部（head）。首部和数据段共同组成了分组，又称为包。
    我们设置一个场景。源目标与目标地址之间有5个路由器。这五个路由器又和其他端设备连接。使用电路交换时必须要完全占用这一段路线，无疑这是极大的资源占用；当我们将数据按照报文来传输时，从源地址不断发送报文出去，在发送过程中路由器H1接受了源地址发送来的报文的同时，他可以将他这边存储的买上一次发送过来的报文发送给H2。这无疑是大大的提升效率，不会有两个端通信就直接堵死信道的情况。但是报文的数据一般是比较大的。路由器的存储转发是要根据路由器的物理存储空间来决定的。因此将报文拆分成更小，就是必要的了。毕竟网络是一张网，路由器间不是一条单一的通路，而是一个图。因此通过合理的设计，可以大幅增加信息传输的效率。这个效率指的是通路的充分利用。
计算机网络的性能指标
- 速率数据的传输速率，单位为bit/s。要注意，在谈及网络的速率的时候，往往指的是额定速率或者标称速率，而非当前网络的速率。
- 带宽计算机网络的定义是单位时间内信道中通过的“最高数据率” 单位也是bit/s
- 吞吐量计算机单位时间内通过某个网络的实际数据量，他和带宽的区别在于带宽是最大的指标，而吞吐量是目前的数据
- 时延也被称作延迟或者迟延它是指数据从网络的一端传送到另外一端所需要的时间。
  时延分为很多种。
  - 发送时延主机或者路由器发送数据帧需要的时间。从发送数据帧的第一个比特算起，到最后一个比特结束。
    
    发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）。
  - 传播时延在信道中传播话费的时间。
    
    传播时延=信道长度（m）/电磁波在新到上的传播速率（m/s）
  - 处理时延很容易理解，就是设备处理这些数据时候画的时间，比如提取首部，根据首部数据进行转发等。
  - 排队时延网络的通信量变大时，排队时延便会增加，因为分组在进入路由器以后要在输入队列进行排队等待，确定转发接口后还在在输出队列里面等待。因此这也会有一个隐患，就是当网络的通信量突然间变得很大的时候，排队的队列便有可能出现溢出导致数据丢失。
  总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延.
  - 时延带宽积 =传播时延*带宽单位为bit。
    
    我们通常将时延带宽积叫做以比特为单位的链路长度
  - RTT 往返时间。这是一个说长不长说短不短的数字。是一个重要的指标。
  - 利用率设d为当前时延，D为空闲时延，U为单前信道利用率可以得到一个关系
    
    d=D/(1-U).
    我们可以有这样一个理解：新到或者网络的利用率过高会产生非常大的时延。